Imágenes multiplexadas de células vivas para las respuestas a los medicamentos en modelos de organoides derivados de pacientes de cáncer
5 de enero de 2024
Los organoides tumorales derivados de pacientes son un sistema modelo sofisticado para la investigación básica y traslacional. Este artículo de métodos detalla el uso de imágenes fluorescentes multiplexadas de células vivas para la evaluación cinética simultánea de diferentes fenotipos de organoides.
Aplicamos modelos de organoides derivados de pacientes, que se crean a partir de muestras tumorales de pacientes reales para examinar cómo responden los tumores a los fármacos. También podemos definir las características moleculares que se correlacionan con la respuesta. Estos resultados se utilizan para priorizar las mejores terapias nuevas para avanzar en los ensayos clínicos en el futuro.
Uno de los principales desafíos en el uso de modelos de organoides derivados de pacientes es que son un recurso finito. Además, hay muy pocos kits disponibles para evaluar la respuesta a los fármacos en modelos de organoides que conserven la muestra en un formato que permita otros análisis posteriores, como el perfil transcriptómico. Desarrollamos un enfoque multiplexado para monitorizar cinéticamente la respuesta terapéutica en modelos de organoides.
Utilizamos colorantes fluorescentes que son específicos para diferentes procesos celulares, lo que proporciona información sobre el mecanismo de la actividad de los fármacos en cada modelo de organoide. En un solo experimento recogemos datos funcionales y de evolución temporal y las muestras están disponibles para otros ensayos. Este método se puede aplicar para evaluar la respuesta a una amplia gama de modalidades terapéuticas más allá de los inhibidores de moléculas pequeñas, incluida la sensibilidad a la radiación.
También seguimos innovando desarrollando herramientas para otros fenotipos celulares que se pueden medir cinéticamente, como la senescencia.
Resumen
Este artículo analiza el uso de organoides tumorales derivados de pacientes como un sistema modelo para la evaluación de la respuesta a fármacos. Destaca un enfoque de imagenología celular viva fluorescente multiplexada para evaluar los fenotipos de los organoides.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Oncología
- Investigación traslacional
Antecedentes
- Los organoides derivados de pacientes se crean a partir de muestras tumorales reales de pacientes.
- Se utilizan para estudiar las respuestas tumorales a diversas terapias.
- Los desafíos incluyen recursos limitados y la necesidad de kits compatibles para la evaluación de la respuesta a fármacos.
- Los análisis posteriores, como el perfilado transcriptómico, son esenciales para una investigación integral.
Objetivo del estudio
- Evaluar cómo responden los tumores a los fármacos utilizando modelos de organoides.
- Definir las características moleculares que se correlacionan con las respuestas terapéuticas.
- Establecer prioridades para nuevas terapias en ensayos clínicos basándose en las respuestas de los organoides.
Métodos Utilizados
- Imagen de células vivas fluorescente multiplexada.
- Monitoreo genético de respuestas terapéuticas en modelos de organoides.
- Evaluación simultánea de diferentes fenotipos de organoides.
- Integración de datos de respuesta a fármacos con perfiles moleculares.
Resultados principales
- Aplicación exitosa de la imagen multiplexada para evaluar las respuestas de los organoides.
- Identificación de las características moleculares asociadas a la eficacia de los fármacos.
- Establecimiento de un marco para priorizar terapias en ensayos clínicos.
- Demostación del potencial de los modelos de organoides en la investigación traslacional.
Conclusiones
- Los organoides derivados de pacientes son valiosos para comprender las respuestas a fármacos.
- El enfoque multiplex mejora la evaluación de los fenotipos de los organoides.
- Los hallazgos pueden orientar los diseños futuros de ensayos clínicos y estrategias terapéuticas.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
La imagen multiplexada en células vivas en modelos de órganoides derivados de pacientes (PDO) con cáncer permite una evaluación cuantitativa de alto contenido de las respuestas a fármacos en sistemas que imitan de cerca la enfermedad humana. Este enfoque aborda la brecha traslacional entre líneas celulares tradicionales y resultados clínicos al proporcionar datos mecanicistas y fenotípicos a partir de material limitado de pacientes. La integración de imágenes cinéticas con lecturas multiplexadas refuerza la confianza predictiva e informa la selección de carteras en puntos críticos de descubrimiento y preclínica.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la evaluación de hipótesis terapéuticas en sistemas derivados de pacientes y relevantes para la enfermedad.
- Apoya la reducción del riesgo mecanicista mediante la cuantificación de la salud celular y la apoptosis en respuesta a agentes candidatos.
- Facilita la validación funcional de dianas a través de salidas fenotípicas multiplexadas.
- Proporciona datos para priorizar dianas y compuestos para un desarrollo posterior.
Desarrollo de Pruebas y Cribado
- Proporciona flujos de trabajo estandarizados y reproducibles para cribados farmacológicos de alto contenido en modelos de organoides tridimensionales.
- Genera resultados cuantitativos y multiplexados, como el número de PDO, área e intensidad de fluorescencia.
- Permite el monitoreo cinético de los efectos de los fármacos, facilitando el desarrollo y optimización de ensayos robustos.
- Prepara sistemas validados para análisis moleculares y fenotípicos posteriores.
Investigación Translacional y Preclínica
- Alinea las pruebas preclínicas con la biología de la enfermedad humana utilizando PDO como modelos traslacionales.
- Apoya la continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica mediante el perfilado multiparamétrico de la respuesta a fármacos.
- Proporciona información mecanicista que orienta las decisiones de avance ajustadas al riesgo.
- Se amplía a lecturas fenotípicas adicionales, aumentando la relevancia traslacional.
Integración de la Línea de Producción y Flujo de Trabajo
Esta plataforma de imagen multiplexada integra desde el descubrimiento inicial hasta la identificación de fármacos candidatos y la validación preclínica, aprovechando los PDO para lograr continuidad traslacional.
- Biología del Descubrimiento: Apoya la prueba de hipótesis y la aclaración de vías en modelos relevantes para el paciente.
- Tamizaje: Proporciona salidas cuantitativas, reproducibles y listas para ensayos para la evaluación de compuestos.
- Análisis: Ofrece mediciones de alto contenido y salidas estadísticas para análisis comparativo.
- Investigación Traducional: Conecta las fases de descubrimiento y preclínica con datos relevantes para la enfermedad.
- Reutilización Empresarial: Establece una plataforma escalable y reutilizable para diversas modalidades terapéuticas y fenotipos.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la evaluación de la respuesta al fármaco.
- Valor operativo: Estandariza y automatiza la obtención de imágenes y el análisis para garantizar reproducibilidad y escalabilidad.
- Valor estratégico: Permite tomar decisiones informadas de continuar/interrumpir y una gestión eficiente del portafolio en términos de capital.
- Impacto en el portafolio: Apoya la priorización y el avance ajustados al riesgo de candidatos con evidencia traslacional.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en cultivo celular tridimensional, imagenología de células vivas y análisis de imágenes.
- Necesita acceso a plataformas de imagen automatizadas y software analítico compatible.
- Exige estandarización entre equipos para la configuración del ensayo y la interpretación de datos.
- Debe adaptar los protocolos para diferentes fuentes de PDO y puntos finales fenotípicos.
- Las limitaciones de la muestra y la compatibilidad de los reactivos pueden restringir el rendimiento y los análisis posteriores.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
Chapters in this video
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Introduction
1:24
Plating Intact Patient‐Derived Organoids and Setting Up Imaging Parameters for Multiplexed Live‐Cell Imaging
6:34
Image Analysis in Gen5 Software to Analyze Drug Response in Patient‐Derived Organoids Using Multiplexed Live‐Cell Imaging
